équilibre chimique, exercices supplémentaires

OSBC : CHIMIE Exercices supplémentaires Equilibre chimique
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Exercices supplémentaires
1) Soit l’équilibre en phase gazeuse : PCl
5
PCl
3
+ Cl
2
endothermique
Expliquer l’effet sur les quantités relatives des substances à l’équilibre :
a) d’une augmentation de la température,
b) d’une augmentation de la pression,
c) d’une augmentation de la concentration de Cl
2
,
d) d’une augmentation de la concentration de PCl
5
,
e) de la présence d’un catalyseur.
2) On chauffe à 250°C une certaine quantité de PCl
5
dans un récipient de 12
litres. L’équilibre chimique est le même qu’à l’exercice 1). À l’équilibre le
récipient contient 0.21 mol de PCl
5
, 0.32 mol de PCl
3
et 0.32 mol de Cl
2
.
Calculer la constante de dissociation K
d
de PCl
5
, à 250°C.
3) Lorsqu’une mole d’alcool éthylique (CH
3
CH
2
OH) pur est mélangée à 1 mole
d’acide acétique (CH
3
COOH) à température ambiante, on forme 2/3 mole
d’ester (CH
3
COOC
2
H
5
) et 2/3 mole de H
2
O à l’équilibre. L’équation chimique
de formation de l’ester est la suivante :
CH
3
CH
2
OH + CH
3
COOH CH
3
COOC
2
H
5
+ H
2
O
a) Quelle est la constante d’équilibre K ?
b) Combien de moles d’ester sont formées à l’équilibre, si on mélange 3
mol d’alcool à 1 mol d’acide acétique ?
Tous les réactifs et les produits sont liquides à la température de réaction.
4) ** Dans une chambre de réaction évacuée de 10 litres, on mélange 0.5 mol
de H
2
et 0.5 mol de I
2
à 448°C. La réaction chimique entre H
2
et I
2
est la
suivante : H
2
(g) + I
2
(g) 2 HI(g). On connaît K = 50 à 448°C.
a) Quelle est la valeur de K
p
?
b) Quelle est la pression totale (à l’équilibre) dans la chambre ?
c) Combien reste-t-il de moles de diiode n’ayant pas réagi à l’équilibre ?
d) Quelle est la pression partielle de chaque constituant du mélange à
l’équilibre ?
5) L’ion sulfure (S
2-
) réagit avec le soufre solide pour former des ions
polysulfures dont les formules sont S
22-
et S
32-
, selon les équations chimiques
qui suivent :
S(s) + S
2-
(aq) S
22-
(aq) K = 12 M
2S(s) + S
2-
(aq) S
32-
(aq) K = 130 M
Quelle est la constante d’équilibre pour la formation du S
32-
à partir de S
22-
et de S ?
6) Lorsque l’α-glucose est dissous dans H
2
O, il se transforme partiellement en
β-glucose (même formule chimique, mais conformation dans l’espace
différente), un sucre de même masse moléculaire mais possédant des
propriétés physiques légèrement différentes. Cette transformation chimique
qui s’appelle mutarotation du glucose, s’arrête lorsque 63.6% (en masse) du
glucose est sous la forme β. En supposant que l’équilibre est atteint,
calculer K de la transformation de l’α-glucose en β-glucose.

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7) La constante d’équilibre de la réaction chimique qui suit est de 0.9 M
-1
à
25°C :
H
3
BO
3
+ glycérine (H
3
BO
3
-glycérine)
Quelle quantité (mol) de glycérine doit-on ajouter par litre d’une solution
H
3
BO
3
0.1M, pour que 60% (en masse) du H
3
BO
3
soit transformé en (H
3
BO
3
-
glycérine). Pour simplifier les calculs, on considèrera que l’adjonction de la
glycérine ne modifie pas le volume total du mélange !
8) Soit l’équilibre : H
2
(g) + I
2
(g) 2 HI(g). On chauffe 46 g de diiode
et 1.0 g de dihydrogène à l’équilibre à 470°C. Le mélange contient encore
1.9 g de diiode. Combien y-a-t-il de moles de chacun des gaz dans le
mélange à l’équilibre ? Calculer la constante d’équilibre K à 470°C.
9) Soit l’équilibre chimique PCl
5
(g) PCl
3
(g) + Cl
2
(g). Calculer le
nombre de moles de Cl
2
produites à l’équilibre lorsqu’une mole de PCl
5
est
chauffée à 250°C dans un récipient d’une contenance de 10 litres. La
constante de dissociation (K
d
) de PCl
5
est de 0.041 M à 250°C.
10) Dans un récipient de 1 litre à 763 K, on introduit 1 mole de H
2
et 1 mole de
I
2
. Quelles seront les concentrations à l’équilibre ? On connaît K = 45.9 à
763 K.
11) On introduit 2 moles de HI dans un récipient de 1 litre à 763 K. Quelle sera
la concentration de chaque substance à l’équilibre ? Que concluez-vous de
ce résultat en le comparant à celui du problème n°11) ?
12) Dans les mêmes conditions de température et de volume que dans le
problème n
°
11), nous introduisons 2 moles de HI et 1 mole de I
2
. Calculer
toutes les concentrations à l’équilibre.
13) Dans un récipient de 1 litre, on introduit 1 mole de H
2
, 2 moles de I
2
et 3
moles de HI. Quelles seront les concentrations de chaque substance à
490
°
C, lorsque le système est à l’équilibre ?
14) Dans un récipient de 1 litre, on introduit 2 moles de H
2
et 1 mole de N
2
. Il
s’établit l’équilibre suivant :
N
2
(g) + 3 H
2
(g) 2 NH
3
(g) ∆H
réaction
= -245 kcal/mol
À l’équilibre, la concentration de H
2
= 1 M.
Calculer : a) La concentration de tous les corps à l’équilibre.
b) La constante K de cet équilibre.
15) Dans l’équilibre précédent, citer 4 manières d’augmenter la production
d’ammoniac NH
3
.
16) Dans un récipient, on introduit 0.1 mole de H
2
et 0.3 mole de CO
2
. Il
s’établit l’équilibre suivant : H
2
(g) + CO
2
(g) H
2
O (g) + CO (g)
À l’équilibre, la concentration de H
2
O vaut le tiers de celle de H
2
. Calculer
la constante K de cet équilibre.

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17) Exprimer la loi d’action de masse pour les 4 équilibres suivants :
a) ZnO (s) + CO (g) Zn (s) + CO
2
(g)
b) A (g) + B (s) C (s) + D (s)
c) H
2
O(l) H
+
(aq) + OH
-
(aq)
d) AgCI (s) Ag
+
(aq) + CI
-
(aq)
18) Exprimer la loi d’action de masse pour les équilibres suivants :
a) N
2
(g) + 3 H
2
(g) 2 NH
3
(g)
b) CO (g) + NO
2
(g) CO
2
(g) + NO (g)
c) Zn (s) + 2 Ag
+
(aq) 2 Ag (s) + Zn
++
(aq)
d) AgCI (s) Ag
+
(aq) + CI (aq)
e) ZnO (s) + CO (g) Zn (s) + CO
2
(g)
f) 4 NH
3
(g) + 5 O
2
4 NO (g) + 6 H
2
O (g)
19) Soit la réaction : CO
2
(g) + H
2
(g) CO (g) + H
2
O (g)
∆H
réaction
= -10 kcal/mol.
Quel sera l’effet sur cet équilibre d’une augmentation de la pression ?
Quel sera l’effet sur cet équilibre d’une augmentation de la température ?
20) *** Soit le système : A + 2 B + 3 C 4 D ∆H
réaction
= 5 kcal/mol
Tous les constituants sont gazeux. On observe qu’à l’équilibre à 600
o
C, un
récipient de 7 litres contient 1 mole de A, 2 moles de B, 3 moles de C et 4
moles de D.
a) Calculer K
p
à 600
o
C.
b) Dans le même récipient à 600
O
C, combien y aura-t-il de moles de A en
équilibre avec 1 mol de B, 1 mol de C et 1 mol de D ?
c) Même problème qu’avec a) et b), mais dans un récipient de 14 l.